目前，我国已成为世界上拥有超高层建筑最多的国家，液压爬升模板施工技术因机械化程度高、综合效益显著等优点在超高层建筑施工领域飞速发展。但建筑行业内对超高层施工中液压自爬模的荷载情况研究较少，在JGJ 195—2010《液压爬升模板工程技术规程》中简单介绍了各平台施工荷载标准值的建议取值，由于施工现场非常复杂，需要针对爬模各平台的施工活荷载进行研究分析，以确保对爬模的结构安全性评估更准确。反映结构受力最直接的参数是结构内力，因此，有必要对结构的关键构件进行应力监测，掌握结构在工作状态下的应力状况，确保结构安全性，同时为爬模体系现场施工提供借鉴。

　　 北京通州区运河核心区IX-11地块项目总建筑面积约262 074m²，为钢筋混凝土框架-剪力墙结构，2座塔楼地下4层，其中C01塔楼地上38层，建筑高度170m;C02塔楼地上38层，建筑高度170m;裙房E01地下4层，地上6层建筑高度42.95m。

　　 本工程C02塔楼采用核心筒先行、外框架后续施工的方式组织施工。核心筒竖向结构采用内外同爬的重型爬模进行施工，本工程爬模体系共布置48个机位，其中外侧24个机位，内侧24个机位(12榀双侧机位)。每个机位设置1套液压油缸和1套动力单元。

　　 对不同施工阶段液压爬模体系各平台施工荷载进行调研分析，根据荷载调研分析情况对爬模有限元模型进行计算分析，通过合理选取监测机位、监测设备、传感器布设方案、采集系统安装、检测方案等监测技术和手段，对各工况下的爬模体系关键构件进行应力监测，并将有限元计算数据和监测数据对比分析，从而有效验证爬模体系结构安全性。爬模架体结构如图1所示，(1)～(6)代表平台1～6。

　　 液压爬模体系安装工艺流程:安装准备→绑扎钢筋，合模，安装爬锥→第1次混凝土浇筑→第2次绑扎钢筋→拆除模板，安装挂座→安装导轨→安装爬模液压操作平台三角架→安装主平台、上平台支架及模板→第2次混凝土浇筑→第3次钢筋绑扎→退模，安装挂座→第1次爬升平台，搭设脚手架，安装吊装平台→合模，第3次混凝土浇筑。核心筒外侧机位布置如图2所示。

　　 项目核心筒所用液压自爬模从上而下共6个平台，如图1所示。对各平台上的施工荷载进行调研和统计，部分荷载如表1所示。

　　 1)平台1钢筋堆载较平均地分布在平台上。根据现场调研，超高层1个标准层所用钢筋≤30.00t，且在绑扎钢筋阶段钢筋并不会一次性全部堆载在平台上。因此，取最不利情况，按30.00t钢筋一次性堆载到平台1上考虑，钢筋在现场施工人员的指挥和管理下均匀分布。中间平台布置1台布料机，钢筋绑扎工人最多时为20人，另外平台1上还有4个乙炔钢瓶，5个电箱，4个钢筋废料箱。因此，整个平台1上施工荷载为325kN。

　　 2)平台2钢筋绑扎操作平台，无钢筋堆载，主要是工人在平台上绑扎钢筋。整个绑扎钢筋阶段，工人在平台2上的作业时间只占很小一部分，且每个柱的钢筋仅有1～2人作业，整个平台2最多15名工人。因此，平台2活荷载最大为11.25kN。

　　 3)平台3作为过渡平台，只有极少数的木质模板和木楞散落，在爬模机位布置位置放置着准备埋入墙体的爬模架体预埋挂座，平台上有1名工人。平台3施工荷载最大为20.75kN。

　　 4)平台4模板操作平台，有1名工人，平台有浇筑混凝土时溢出的混凝土。因此，平台4施工荷载取4.00kN。

　　 5)平台5液压操作平台，有1名工人，无堆载，电箱和工人的工具箱分散在平台上。因此，平台5施工活荷载取5.75kN。

　　 6)平台6一般有2名工人，在爬模机位布置位置散落着准备埋入墙体的爬模架体预埋挂座。因此，平台6施工活荷载取21.00kN。

　　 后移模板、爬升、合模浇筑混凝土等阶段荷载分析同钢筋绑扎阶段，通过分析得到各种工况下每个平台荷载如表2所示。

　　 爬模架体有限元模型通过ANSYS平台建立，采用beam188单元模拟各构件，材料以架体实际为准，其中爬模架体挂座和承重三角架立柱采用Q345钢，其他部位构件均采用Q235钢。

　　 爬模架体构件中以槽钢为主，多个构件由背对背槽钢组合而成，建模时将这些构件简化为尺寸参数相同的工字钢。共采用工字钢、槽钢、矩形钢管、圆钢管等9种不同规格尺寸的截面类型。

　　 N1,N2,N3 3个机位组成的爬升单元模型高17m、宽11m。

　　 根据现场实时监测时爬升工况的受荷载情况对模型进行计算分析，得到架体整体应力(见图3)，并根据计算分析结果对爬模架体安全性做出评估。经计算评估，架体整体承载力满足设计要求，且具有较大安全储备。

　　 核心筒液压爬模系统外侧架体与墙体为单面附墙连接，与液压爬模系统内侧架体的双面附墙相比，外侧的液压爬模架体在系统爬升过程中整体性和稳定性可能会存在更大隐患，因此，需要格外关注外侧液压自爬模架体的整体性和稳定性。因此，选择液压爬模监测区域时，选取核心筒墙体外侧液压爬模架体构件进行应力监测。

　　 以通州富力项目为例，结合液压爬模系统有限元结构受力分析，最终选取应力相对较大的N3爬升机位作为监测机位，且N3机位承载宽度最大，为3 200/2+5 600/2=4 400mm

　　 经过对比和筛选，数据采集设备选用MCU-32型分布式模块化自动测量单元，该设备为开放式结构，模块化组合，测量精度高，系统稳定可靠，具有较强的抗环境电磁干扰和抗工频干扰的能力。采集设备如图4所示。

　　 经过初步计算和分析，对核心筒外侧液压爬模架体结构进行应力监测，如单个承载宽度最宽的N3爬升机位布置传感器。监测构件主要选取存在压弯失稳问题的竖向受力构件和架体的承重三角架等。传感器对称布置，以更好地掌握构件的工作状态和受力情况。本工程共监测液压爬模架体8个构件，布置传感器23个。传感器编号和布置位置如图5所示。

　　 数据采集系统选用大坝安全监测数据采集系统软件，MCU-32型分布式模块化自动测量单元共4个模块，每个模块有8个通道，本次监测使用模块2,3,4的23个传感器通道。测量单元使用无线数据传输，实时将监测数据上传至网络服务器，防止现场突发情况导致数据丢失。

　　 整个监测系统安装完成后，对系统进行预采集调试。运行监测系统，设置实时采集，观测采集数据，待采集到的数据稳定后，选择连续3次变化不大的数据取平均值作为传感器基准值。取基准值时，应选择多次数值取平均。根据核心筒施工顺序及各施工环节特点，专门制定以下监测方案。

　　 1)液压自爬模爬升工况下，将测量单元的数据采集频率设置为实时采集，因传感器较多，系统巡航一次为1min左右。

　　 2)施工工况和停工工况下，为保证采集系统持续采集，将测量单元数据采集频率设置为10min/次。

　　 架体各构件应力对比如表3所示。由表3可知，有限元计算值和实际监测值相近，计算值较好地反应了架体结构受力情况。

　　 1)对液压爬模在施工状态下荷载进行调研统计，通过分析调研结果得到不同工况下各平台荷载取值，总结出更贴合工程实际荷载情况。本工程液压爬模相关荷载规范取值偏于保守，架体设计安全储备较高，安全性和稳定性较好。

　　 2)通过将ANSYS有限元计算分析值和工程项目现场监测值进行对比分析，将各被监测构件逐一对比，绝大多数构件现场监测数据和有限元模拟能很好吻合。通过对比分析，验证有限元建模方法在本项目液压爬模计算分析中的可靠性和准确性。

　　 3)现场监测过程中，个别传感器所监测杆件的应力前后变化略大，一方面是施工现场的复杂情况，各种偶然事件或意外因素都会不同程度地影响传感器监测，导致部分位置监测数据会有较大幅度变化;最重要是因为爬升过程中，人为因素或机械故障等会导致架体爬升时，部分爬升机位的液压顶升装置不同步，架体整体受力不平衡。

　　 因此，液压爬模外侧架体在爬升过程中要严格按照操作规范，除必要的操作工人在现场作业，无关人员不得在现场，避免人为干扰爬升，尤其注意爬升机位同步性，防止因爬升不同步导致架体自身内力过大，影响架体整体稳定性。